Tallinna Tehnikaülikool Ehitustootluse instituut Parameetriliste tootekataloogide põhimõtete väljatöötamine ning parameetrilise tootekataloogide keskkonna loomise alternatiivide väljatöötamine Uuringu lõpparuanne Täitjad: Professor Roode Liias MSc Aivars Alt Siim Saidla Tallinn november 2013 LÜHIKOKKUVÕTE Tallinna Tehnikaülikool koostöös Tallinna Tehnikakõrgkooliga teostas Majandus- ja Kommunikatsiooniministeeriumi tellimusel uuringu parameetriliste tootekataloogide keskkonna põhimõtete välja töötamiseks. Ehitusinformatsiooni modelleerimine (edaspidi BIM) on aktuaalne teema Euroopa Liidu liikmesriikides, Aasias ja Põhja- ja Lõuna- Ameerikas. Kindlasti ei tohi Eesti jääda kõrvale nendes arengutest. Selleks on vaja riiklikult kehtestada üldised BIM projekti hankimise ja rakendamise põhimõtted ehk tuleb luua riiklik BIM programm, nii nagu on tehtud UK-s. Eestis on tõlgitud COBIM (Common BIM requirements) 2012 juhendmaterjalidele, mis on antud uuring järgmine samm ühtsete põhimõtete kehtestamisel. Käesolev uuring kestis kaheksa kuud aprillist novembrini 2013. aastal. Rakendusteaduslikus uuringus kasutati konstruktivismi uuringumetoodikat. Uuring jaguneb kolmeks suuremaks staadiumiks, milles tehti kirjanduse ülevaade, mille jooksul kaardistati parimaid praktikaid; kaardistati ehitamise osapoolte informatsiooni vajadusi vastavalt kehtivatele õigusaktidele ja juhendmaterjalidele; töötati välja juhendmaterjal elementide modelleerimiseks ning valmis kolme tootja kolme toote parameetriliste elementide näidised. BIM mudelite modelleerimiseks kasutatakse abstraktseid digitaalseid elemente (sünonüümid: objektid, komponendid jne), mis lisaks geomeetriale kannavad endaga informatsiooni, et projekti arengu erinevates etappides ja staadiumites teha otsuseid. Informatsioon, mis on lisatud elementidele, peab olema standarditud ning vastama projekti erinevate staadiumite vajadustele, eesmärgiga tagada kõigi osapoolte ühtne arusaamine. BIM tehnoloogia on interdistsiplinaarne, mis ei käsitle ainult hooneid, vaid kogu ehitatud keskkonda. Uuringust järeldub, et hetkel tegeletakse erinevates riikides sarnaste või ligilähedaste projektidega. Eesrindlikum neist on UK, kus on loodud riiklik BIM programm riiklikku ehitussektorit hõlmava strateegilises dokumendis esitatud eesmärkide saavutamiseks. Aktiivselt tegutsevad ka Skandinaavia riigid. Eesmärgiks on vähendada ehitatud keskkonna energiatarbimist, vähendada CO emissiooni, tõsta ehitatud keskkonna kvaliteeti, 2 maksimeerida ehitatud varade väärtust/eluiga ning vähendada ehitamise kulusid läbi paremini kavandatud, teostatud ja hallatud projektide/objektide. Oluline on organisatsioon 2 buildingSMART-i tegevus (link), mis on rahvusvaheline organisatsioon andmevahetuse, protsessi ja infokooseisu standardite koostamiseks. Projekt Industry Foundation Classes (IFD), käsitleb BIM elementide standarditud andmekoosseisu. Tänaseks ei ole ühist standardit veel kehtestatud ning arendustööd on endiselt käimas. Eeldatavat projekti lõpptähtaega ei ole teada. Kirjanduse ülevaatest selgub suur erinevus Eesti ja teiste riikide vahel, paljud eesrindlikumad riigid on koostanud erineva täpsuse ja ulatusega ehitusinformatsiooni klassifitseerimise standardid. USA-s on mitu erinevat standardit Omniclass ja MasterFormat, UK-s on Uniclass, mida hetkel kaasajastatakse ning viiakse vastavusse BIM tehnoloogia võimalaustega. Kolmandaks näiteks on Eestis osaliselt kasutusel Talo 2000 klassifitseerimise süsteem. EVS 885:2005 on Eesti ehituskulude liigitamise standard, kuid see ei klassifitseeri ehitises kasutatavaid elemente, vaid ehituskulusid. Paljud Eesti ehitustoodete/-materjalide tootjad (edaspidi tootja) on koostanud vektorformaadis blokke, et lihtsustada projekteerijate ja ehitajate tööd. Leidub tootjaid, kes on digitaliseerinud oma tooted BIM elementidena. Täna on nad seda teinud oma parima äranägemise järgi või konsultandi juhendamisel. Peamine erinevus maailmapraktikate ja Eesti vahel seisneb selles, et teatud (näiteks UK, USA ja Uus-Meremaa) riikides on erasektori eestvedamisel kasutusele võetud tsentraalsed ehitustoodete BIM elementide haldamise keskkonnad. Keskkond ühendab tootjad tarbijatega. Üldjuhul kasutatakse ärimudelit, kus tootja katab ehitustoodete/-materjalid digitaliseerimise kulud ning keskkonna haldustasu, mida kasutavad ehitusettevõtted elementide alla laadimiseks. Sisulisel on keskkond tootja turundusmeedia. Äritarkvara Liidu hinnangul on Eestis enamakasutatud BIM mudelprojekteerimise tarkvarad: Autodesk Revit, Graphisoft ArchiCAD, Progman MagiCAD, Autodesk AutoCAD Civil 3D ja Kymdata CADS Planner. Äritarkvara Liidu tulemuste valideerimiseks tehti intervjuud 12 ehitusettevõttega. Intervjuudest selgub, et lisaks eelpool nimetatud tarkvaradele, kasutavad Eestis ehitusettevõtte vabavaralist Trimble SketchUp-i. Minimaalse nõutud andmekoosseisu kirjeldamiseks ehitustoote valimisel lähtuti tänastest õigusaktidest, juhendmaterjalidest ja erialaliitude soovitustest. Uurimustöö tulemusena sündis metoodika nõutud andmekoosseisu kirjeldamiseks BIM elementidele projekti erinevates staadiumites. Kuid projekti staadiumite detailsus ei ole käesoleva uuringu küsimus ning seda uuritakse vajadusel järgnevates uuringutes. Viimases peatükis on koostatud BIM elemendi modelleerimise juhendmaterjal. 3 Kuna uuring ning selle väljundina tekkinud raport on mahukas ning peatükke võib lugeda üksteisest sõltumata, siis soovitame lugejal lugeda teda huvitavat peatükki selle juurde kuuluvate dokumentidega. Raporti ülesehitus: esimene peatükk käsitleb probleemi püstitust ja teema aktuaalsust; teises peatükis tehakse kirjanduse kokkuvõtte; kolmas peatükk käsitleb uuringu metoodikat; neljas peatükk koondab informatsiooni tootekataloogide keskkondade kohta nii Eestis kui mujal riikides ning kirjeldab võimalikku ärimudelit; viies peatükk teeb ülevaate enamkasutatud tarkvaradest Eestis; kuues peatükk kirjeldab elementide minimaalset andmekoosseisu; ning viimases peatükis on koostatud juhendmaterjal elementide modelleerimise kavandamiseks, teostamiseks ja kvaliteedi tagamiseks. Head lugemist! Professor Roode Liias Ehitusteaduskonna dekaan Tallinna Tehnikaülikool 4 Sisukord LÜHIKOKKUVÕTE ............................................................................................................................................. 2 1 SISSEJUHATUS ....................................................................................................................................... 14 1.1 PROBLEEMI KIRJELDUS .................................................................................................................................. 14 1.2 UURIMUSTÖÖ KÜSIMUSED ............................................................................................................................. 15 2 KIRJANDUSE ÜLEVAADE ........................................................................................................................ 17 2.1 MIDA TÄHENDAB LÜHEND BIM ...................................................................................................................... 17 2.1.1 BIM printsiibid ............................................................................................................................... 18 2.1.2 3D ei ole BIM ................................................................................................................................. 19 2.1.3 Mis on BIM element?..................................................................................................................... 20 2.1.4 Mudelite detailsustase/arengutase erinevate riikide näitel .......................................................... 24 2.2 SKYPE ARUTELUD ......................................................................................................................................... 30 2.2.1 Ian Chapmaniga NBL (info) ........................................................................................................... 30 2.2.2 Eduardo Toledo Santos Sao Paulo ülikoolist .................................................................................. 32 2.2.3 David Philp ja ülevaade UK BIM Task Groupi tegemistest ............................................................ 32 2.3 BUILDINGSMART-I ARENDUSED ..................................................................................................................... 38 2.3.1 Industry Foundation Classes andmemudel .................................................................................... 39 2.3.2 Information Delivery Manual (IDM) ja Model View Definition (MVD) .......................................... 40 2.3.3 IFD ................................................................................................................................................. 42 2.3.4 Specifiers' Properties Information Exchange ja inglaste COBIE alusfailid ..................................... 44 2.4 EHITUSINFORMATSIOONI KLASSIFITSEERIMISE SÜSTEEMID JA STANDARDID ............................................................... 45 2.4.1 Masterformat ................................................................................................................................ 46 2.4.2 Uniformat ...................................................................................................................................... 47 2.4.3 Omniclass ...................................................................................................................................... 48 2.4.4 TALO 2000 ..................................................................................................................................... 49 2.4.5 EVS 885:2005 Ehituskulude liigitamise standard .......................................................................... 50 2.5 PEATÜKI KOKKUVÕTE .................................................................................................................................... 51 3 UURIMUSTÖÖ METOODIKA .................................................................................................................. 52 3.1 UURIMUSTÖÖS KASUTATAVAD MEETODID ......................................................................................................... 52 3.2 EELDATAVAD TULEMUSED JA KASU .................................................................................................................. 54 3.3 UURINGU AJAKAVA: ..................................................................................................................................... 55 4 ÜLEVAADE TOOTEKATALOOGIDE KESKKONDADEST NING VÕIMALIKU KESKKONNA LOOMISE ETTEPANEKUD ................................................................................................................................................ 56 4.1 TOOTEKATALOOGIDE NÄITED EESTIST ............................................................................................................... 56 5 4.2 TOOTEKATALOOGIDE NÄITED MAAILMAST ......................................................................................................... 57 4.3 TOOTEKATALOOGIDE RISTANALÜÜS ................................................................................................................. 64 4.4 PEATÜKI KOKKUVÕTE .................................................................................................................................... 65 5 EESTIS ENAMKASUTATAVAD TARKVARAD ............................................................................................ 67 5.1 ÄRITARKVARA LIIDU UURINGU METOODIKA ....................................................................................................... 67 5.2 UURINGUTULEMUSTE KOKKUVÕTE .................................................................................................................. 67 5.3 LÄBIVIIDUD INTERVJUUDE TULEMUSED ............................................................................................................. 72 5.3.1 Küsimuste kokkuvõte ..................................................................................................................... 75 5.4 PEATÜKI KOKKUVÕTE .................................................................................................................................... 80 6 BIM ELEMENTIDE ANDMEKOOSSEIS ...................................................................................................... 81 6.1 GRAAFIKA/GEOMEETRIA ............................................................................................................................... 82 6.2 TUVASTAMINE ............................................................................................................................................. 82 6.3 TOIMIVUS .................................................................................................................................................. 83 6.3.1 Toote info koosseisu kirjeldamine Euroopa parlamendi ja nõukogu määruses nr 305/2011 ....... 86 6.4 PAIGALDAMINE ........................................................................................................................................... 90 6.5 ELUIGA/JÄTKUSUUTLIKUS .............................................................................................................................. 90 6.6 HOOLDUS- JA KASUTUSJUHENDID .................................................................................................................... 91 6.7 NÄIDISTOOTE MINIMAALNE ANDMEKOOSSEIS .................................................................................................... 92 6.8 PEATÜKI KOKKUVÕTE .................................................................................................................................... 93 7 ÜLEVAADE TOOTEKATALOOGIDE KOOSTAMISE PROTSEDUURIDEST JA NÄIDISELEMENDID .................. 95 7.1.1 BIMobject ettevõte elementide arendamise üldine protsess ........................................................ 97 7.1.2 BIMstop ettevõte elementide arendamise protsess ...................................................................... 98 7.1.3 Ülejäänud teenuse pakkujad ......................................................................................................... 98 7.2 JUHENDMATERJAL PARAMEETRILISTE TOOTEKATALOOGIDE MODELLEERIMISEKS ........................................................ 99 7.2.1 BIM elemendi modelleerimise planeerimine ............................................................................... 100 7.2.2 Elementide talletamise kaustasüsteem ....................................................................................... 101 7.2.3 Elemendifailide nimetamine ........................................................................................................ 102 7.2.4 Elemendi tüübi nimetamine ........................................................................................................ 103 7.2.5 Tunnuste nimetamine.................................................................................................................. 104 7.2.6 Materjalide nimetamine ja lisamine elemendi geomeetriale ...................................................... 104 7.2.7 Perekondade kvaliteedi tagamine ............................................................................................... 105 7.3 ELEMENDI KOOSTAMISE DETAILNE TÖÖVOOL: .................................................................................................. 106 7.4 NÄIDISTOODETE MODELLEERIMINE ................................................................................................................ 107 7.4.1 BIM elementide kasutamine Revit-i keskkonnas ......................................................................... 108 7.4.2 BIM elementide kasutamine ArchiCAD-i keskkonnas .................................................................. 111 7.5 PEATÜKI KOKKUVÕTE .................................................................................................................................. 118 6 8 UURINGU III STAADIUMI KOKKUVÕTE ................................................................................................ 119 8.1 LÜHIVASTUSED UURIMISKÜSIMUSTELE ............................................................................................................ 120 8.2 VAADE TULEVIKKU ...................................................................................................................................... 122 9 KASUTATUD KIRJANDUSE LOETLEU ..................................................................................................... 123 LISA 1: LINKEDINI KÜSITLUS AVATUD VORMIS ............................................................................................. 126 LISA 2: BUILDINGSMARTI BIM DEFINITSIOONID ........................................................................................... 128 LISA 3. TALLINNA TEHNIKAÜLIKOOLI PARAMEETRILISTE TOOTEKATALOOGIDE UURINGU KÜSITLUS. .......... 129 LISA 4: NÄIDISTOODETE MINIMAALNE ANDMEKOOSSEIS ............................................................................ 133 LISA 5: NÄIDISELEMENTIDE TAGASISIDE KOKKUVÕTE JA VASTUSED ............................................................ 134 7 Jooniste loetelu JOONIS 1. BIM ELEMENDIGA SEOTUD INFORMATSIOON. .................................................................................................... 15 JOONIS 2. EHITISE ELUEAGA/ELUKAAREGA SEOTUD INFORMATSIOONI JUHTIMINE JA HALDAMINE (ALGALLIKAS: AUTODESK). ........... 18 JOONIS 3. NÄITED EHITUSTOODETEST/EHITUSMATERJALIDEST BIM ELEMENDINA (ALLIKAS: (BIMETICA 2012) .......................... 20 JOONIS 4. ELEMENTIDE LIIGITAMINE REVITI TARKVARAS, ET VÕIMALDADA HIERARHILIST ANDMETE KÄSITLEMIST (READ ET AL. 2012). ..................................................................................................................................................................... 22 JOONIS 5. ANDMETE SISESTAMINE COBIE ANDMEMUDELISSE PROJEKTI ERINEVATES STAADIUMITES. .......................................... 27 JOONIS 6. NÄIDE MUDELIELEMENDI KÄSIPUU ANDMEKOOSSEIS. .......................................................................................... 31 JOONIS 7. JOONIS ILLUSTREERIB BIM TASK GROUPI NELJA PÕHISUUNDA KOOS ALAMTEEMADEGA (ALLIKAS: BIM TASK GROUP). .... 33 JOONIS 8. BEW AND RISHARDS BIM-I TASEME MUDEL. ..................................................................................................... 34 JOONIS 9. PÕHIMÕTTELINE BIM PROTSESSI ÜLESEHITUS HOONE HALDAMISEKS JA HOOLDAMISEKS VAJALIKU INFORMATSIOONI DOKUMENTEERIMISEL (INSTITUTION 2013). .......................................................................................................... 35 JOONIS 10. BUILDINGSMARTI PÕHITOOTED/TEGEVUSVALDKONNAD (ALLIKAS: BUILDINGSMART). .......................................... 39 JOONIS 11. INFOVAHETUS ERINEVATE OSAPOOLTE VAHEL (GROBLER 2010). ......................................................................... 40 JOONIS 12. VASAKUL ON INTEGREERITUD MUDEL NING PAREMAL SKEEMIL ON HALLI ALAGA ESITATUD MUDELI VÄLJAVÕTE MVD (KIVINIEMI 2012). ........................................................................................................................................... 41 JOONIS 13. ERINEVAID VÕIMALUSI KASSI KUJUTAMISEKS (ALLIKAS: BUILDINGSMART). ........................................................... 43 JOONIS 14. VASTAVUSTABEL, TOOTE ERINEVATE OMADUSTE TUVASTAMISEKS (ALLIKAS: BUILDINGSMART). ............................... 43 JOONIS 15. SPIE PROJEKTI ALUSFAILID NÄIDE: PUNASES KASTIS ON ESITATUD PUITKONSTRUKTSIOONI ALLA LAETAVAD FAILIDE NIMEKIRI JA KLASSIFITSEERIMINE ERINEVATE STANDARDITE JÄRGI, ET OLEKS LIHTSAM ALUSFAILI LEIDA. ............................................ 45 JOONIS 16. SKEEM, KUIDAS MUDELIELEMENDIST SAADAKSE KOMPONENTIDE MAHUD NING SELLEST TULETATAKSE RESSURSI VAJADUS (VICO 2013) .................................................................................................................................................. 50 JOONIS 17. RUUKKI KODULEHELT LEIAB ALLALAETAVAD BIM ELEMENDID TEKLAS JA REVITIS MODELLEERIMISEKS (LINK, VIIMATI VAADATUD 25.05.2013). ................................................................................................................................. 56 JOONIS 18. ROTO KODULEHELT LEIAB ALLALAETAVAD BIM ELEMENDID ARCHICAD'S MODELLEERIMISEKS (EE.DST.ROTO-FRANK.COM, VAADATI 10.11.2013). .................................................................................................................................... 57 JOONIS 19. BIM TEADLIKUS PROJEKTEERIMISETTEVÕTETE HULGAS. ...................................................................................... 67 JOONIS 20. ÜLEVAADE ETTEVÕTETES KASUTATAVATEST TARKVARADEST. ............................................................................... 68 JOONIS 21. BIM ELEMENTIDE KASUTAMISE HETKESEIS. ..................................................................................................... 69 JOONIS 22. TOOTEKATALOOGIDE JAGAMINE TEISTE ETTEVÕTETEGA ...................................................................................... 69 JOONIS 23. BIM KASUTAMINE ETTEVÕTETES. .................................................................................................................. 70 JOONIS 24. BIM-I RAKENDAMISE PEAMISED TAKISTUSED. .................................................................................................. 71 JOONIS 25. HOIAKUD BIM-I KASUTUSEL EESTIS. .............................................................................................................. 72 JOONIS 26. INTERVJUUDES OSALENUD EHITUSETTEVÕTTED TEGEVUSALADE JÄRGI. .................................................................. 73 JOONIS 27. INTERVJUEERITUD ETTEVÕTETE JAGUNEMINE VASTAVALT TEGUTSETUD AASTATELE. ................................................. 73 JOONIS 28. EHITUSETTEVÕTETES ENAMKASUTATUD TARKVARAD. ........................................................................................ 74 JOONIS 29. TOIMIVUSDEKLARATSIOONI NÄIDIS. ALLIKAS (REIDENIPLAAT 2013). .................................................................... 87 8 JOONIS 30. VASTAVUSDEKLARATSIOONI NÄIDIS. ALLIKAS: AS JELD WEN KODULEHT (WEN 2013). ......................................... 88 JOONIS 31. TOOTE TEHNILINE LEHT. ALLIKAS: AS LASITA AKEN KODULEHT (LASITA_AKEN 2013). ............................................. 89 JOONIS 32. EHITISE ELUEA JA KASUTUSEA SEOSED KORRASHOIUTEGEVUSTEGA (URMAS ALBERI REDAKTSIOON STANDARDIST EVS 807:2010). .................................................................................................................................................... 91 JOONIS 33. SKEEM KUIDAS EHITUSTOOTED/-MATERJALID JÕUAVAD EHITUSPLATSILE. ............................................................... 96 JOONIS 34. BIMOBJECT PROTSESSI SKEEM (ALLIKAS: BIMOBJECT)....................................................................................... 97 JOONIS 35. BIMSTOP ÜLEÜLDINE PROTSESSI SKEEM (ALLIKAS: BIMSTOP). ............................................................................ 98 JOONIS 36. JÄTKUVA PARENDAMISE PROTSESS (DEMING 1982). ........................................................................................ 99 JOONIS 37. JELD WEN EASY201 ANDMEVÄLJAD PROGRAMMIS AUTODESK REVIT ................................................................. 108 JOONIS 38. JELD WEN EASY201 ANDMEVÄLJAD IFC MUDELIS PROGRAMMIS SOLIBRI MODEL VIEWER ..................................... 109 JOONIS 39. COMPONENT FAMILY PROJEKTI LISAMINE...................................................................................................... 110 JOONIS 40. SYSTEM FAMILY PROJEKTI LISAMINE ............................................................................................................. 110 JOONIS 37. ARCHICAD OBJEKTI "JELD-WEN ROTATATION DOOR.GSM" PARAMEETRITE NÄIDE. .............................................. 113 JOONIS 38. ARCHICAD'I NÄIDISOBJEKTI PARMEETRID (VARIABLE). ..................................................................................... 113 JOONIS 39. ARCHICAD'I UKSE TESTELEMENT (JELD-WEN SISEUKSE TÜÜP EASY 201). .......................................................... 114 JOONIS 40. REVITI IFC FORMAADIS TESTMUDEL IMPORDITUD ARCHICAD-I (2D, 3D, UKSE HÄÄLESTUSED). .............................. 115 JOONIS 41. ARCHICAD IFC MUDELI TEST SOLIBRI MODEL VIEWER KESKKONNAS. ................................................................. 115 JOONIS 42. ARCHICAD - IFC PÕHISED UKSE JA AKNA BAASOBJEKTID. ................................................................................. 117 9 Tabelite loetelu TABEL 1. BIM ELEMENDI/ELEMENTIDE DEFINITSIOON. ...................................................................................................... 21 TABEL 2. COBIE ANDMEKATEGOORIAD JA SISESTATAV INFORMATSIOON. .............................................................................. 28 TABEL 3. UNIFORMAT JA MASTERFORMAT VÕRDLUS (WEYGAND 2011). ............................................................................. 48 TABEL 4. EESTI EHITUSKULUDE LIIGITAMISE STANDARD EVS 885:2005. ............................................................................... 51 TABEL 5. ÜLEVAADE TOOTEKATALOOGIDEST. ................................................................................................................... 58 TABEL 6. ERINEVATE KESKKONDADE RISTANALÜÜS. ........................................................................................................... 66 TABEL 7. UURINGUS MODELLEERITUD NÄIDISTOOTED. ....................................................................................................... 92 TABEL 8. ALLIKATE KOKKUVÕTE, MILLE ALUSEL ON KOOSTATUD MINIMAALNE ANDMEKOOSSEISU TABEL UKSE ELEMENDILE. ............. 93 TABEL 9. NÄIDE AUTODESKI SOOVITATUD BIM ELEMENTIDE FAILISUURUSTEST. FAILISUURUSTE PLANEERIMISEL JÄRGIDA TARKVARA ARENDAJA SOOVITUSI. ..................................................................................................................................... 101 TABEL 10. NÄIDE KAUSTASÜSTEEMIST AUTODESKI JUHENDIS. ........................................................................................... 102 TABEL 11. ELEMENDI NIMETAMISE VÄLJADE PÕHIKOMPONENDID. ..................................................................................... 103 TABEL 12. UURINGUS MODELLEERITUD NÄIDISTOOTED. ................................................................................................... 107 10